The contact zone between the ALCAPA and Tisza-Dacia mega-tectonic units of Northern Romania in the light of new paleomagnetic data

Abstract.

Paleomagnetic analyses were carried out on samples from 19 localities within two different mega-tectonic units in Northern Romania: Tisza-Dacia (11 localities) and ALCAPA (8 localities). The samples cover a range of different lithologies: (1) Late Cretaceous red-coloured marl to marly limestone, (2) Eo-Oligocene flysch sediments, and (3) mid-Miocene (Langhian) tuffite (Dej tuff and related sediments). The Late Cretaceous and mid-Miocene specimens carry secondary paleomagnetic signals exhibiting a counter clockwise deflection of the paleo-declinations by some 30°, while the Eo-Oligocene localities indicate an overall clockwise deflected (between some 45° and >90°) paleodeclination with respect to present-day north. Clockwise rotation postdates the age of sedimentation (Lower Oligocene), as well as (at least partially) thrusting of the Pienides onto the Tisza-Dacia mega-tectonic unit, which occurred between 20.5 and 18.5 Ma. Clockwise rotation predates post-12 Ma counter clockwise rotations inferred for the mid-Miocene localities.

Surprisingly, the clockwise rotations of the first rotational stage not only affected the (par-) autochthonous sedimentary cover of the Tisza-Dacia megatectonic unit, but also the allochthonous flysch nappes of the Pienides, i.e. the eastern tip of the ALCAPA mega-tectonic unit. Well-documented opposed rotation of the remainder of ALCAPA necessitates a detachment of this eastern tip of ALCAPA after 18.5 Ma. The most likely location for this detachment zone is along the margins of the Transcarpathian depression. During a second (post-12 Ma) stage, counter clockwise rotations of up to 30° affected the entire working area. Regarding timing and magnitude, these second stage rotations are similar to rotations documented for the East Slovak basin, but different from those reported from the South Apuseni Mountains and the Central and Inner West Carpathians located west of the East Slovak basin.

Zusammenfassung.

An insgesamt 19 Lokalitäten in Nord-Rumänien wurden paleomagnetische Analysen in zwei grosstektonischen Einheiten durchgeführt: 11 Lokalitäten liegen im Tisza-Dacia Block, 8 sind Teil der ALCAPA-Einheit. Die untersuchten Proben umfassen folgende Lithologien: (1) Oberkretazische rote Kalkmergel, (2) Eo-Oligozäne Flysche und (3) Tuffite (Dej-Tuff und assoziierte Sedimente) des Mitteren Miozäns (Langhian). Die Proben aus der Oberkreide und dem Mittleren Miozän zeigen eine sekundäre Magnetisierung, deren Paläo-Deklination um ca. 30° gegen den Uhrzeigersinn rotiert ist. Die Paläo-Deklinationen der Eo- Oligozänen Proben hingegen weisen Abweichungen zu gegenwärtig Nord mit dem Uhrzeigersinn (45° und >90°) auf.

Die Rotation der Eo-Oligozänen Proben fand nach der Sedimentation der jüngsten Proben (unteres Oligozän), und zumindest teilweise nach dem Deckenschub der Pieniden (20.5–18.5 Ma) auf den Tisza-Dacia Block statt. Diese Rotation mit dem Uhrzeigersinn geht der durch die mittel- Miozänen Proben dokumentierten gegenläufigen Rotation (ab 12 Ma) voraus.

Die Rotationen der früheren Phase wurden nicht nur in den Sedimenten aus der (par-) autochthonen Bedeckung von Tisza-Dacia, sondern auch in den überschobenen Pieniden nachgewiesen. Dieses Ergebnis ist auf den ersten Blick überraschend, da sie Teil von ALCAPA sind, der Rest von ALCAPA zu dieser Zeit aber in einem gegenläufigen Sinn, also gegen den Uhrzeigersinn, rotierte. Diese gegenläufigen Rotationen erfordern also eine tektonische Ablösung der östlichsten Spitze von ALCAPA vom Rest dieser grosstektonischen Einheit. Der wahrscheinlichste Ort für eine solche Ablösung befindet sich an den Rändern der Transkarpathischen Depression. Die zweite Rotationsphase, ca. 30° gegen den Uhrzeigersinn nach 12 Ma, ist auch aus dem Ost- Slovakischen Becken bekannt. Sowohl die Internen West-Karpathen westlich des Ost-Slovakischen Beckens, als auch das südliche Apuseni Gebirge, zeigen nach 12 Ma ein vom Arbeitsgebiet abweichendes Rotationsverhalten.